Способ регулирования тока вентильногоэлЕКТРОпРиВОдА пОСТОяННОгО ТОКАи уСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования тока нагрузки вентильног электропровода постоянного тока. Известен способ регулирования тока нагрузки вентильного электропривода постоянного ток а, состоящий в том, что задают значение тока нагрузки и формируют синхронизированный с напряжением сети сигнал развертки , измеряют мгновенные значения тока нагрузки, открыва очередной тиристор преобразователя, когда сигнал развертки меньше или равен сигналу, сформированному из разности двух сигналов-чзадания и мгновенн го значения тока нагрузки i. Сигнал развертки формируется как периодическая функция времени, форма которой на каждом периоде неизменна. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ регулирования тока вентильного электропривода постоянного тока, по которому на каждом интервале проводимости выЬТфают очередную фазу напряжения сети, которая будет подключена к электродвигателю на следуюшем интервале проводимости, непрерывно измеряют мгновенные значения тока, с учетом которых прогнозируют траекторию тока, сравнивают прогнозируемую траекторию тока с заданным максимальным значением тока и по результатам сравнения подключают к электродвигателю выбранную фазу напряжения сети, а также устройство для осуществления способа, содержащее блок сравнения, к первому входу которого подключен блок задания, управляющий элемент, -управляющий выход которого соединен с тиристорным преобразователем, выход тиристорного преобразователя через датчик тока подключен к якорной цепи электродвигателя вентильного электропровода, операционный усилитель с жесткой и гибкой отрицатель: ными обратными связями, ко входу которого через первый и второй резисторы лодключены первый и второй ключи соответстве1шо, третий резистор, выход операционного усилителя соединен со. вторым входом блока сравнения, первый дифференцирующий блок и элемент И СЯ)« Недостатком известного технического решения является то, что при формировании траектории не учитывается величина активного сопротивления якорной цепи и реальная форма силового напряжения. ЭДС электродвигателя учитывается косвешю, что также приводит к значительной погрешности. Все эти факторы в той или икой степени изменяют фактическое значение тока по сравнению с заданным, что значительно влияет на процесс регул рования, уменьшая его точность и производительность электропривода в целом, так как не дает возможности приблизить рабочие режимы к установкам защиты. Цель изобретения - повышение производительности электропривода путем повышения точности регулирования максимального тока . Постявленная цель в способе достигается тем, что дополнительно непрерывно измеряют мгновенные значения ЭДС элек тродвигателя и текущие значения угла напряжения сети выбранной фазы, на каж дом дискретном интервале времени, при котором погрешность регулирования тока не преяосходит заданной , .величины, по текущему значеншо угла йапряжекия сети формируют сигнал, равный напряжению сети в ускоренном масштабе времени, выбираемом из условия обеспечения возможности задаьшя половины периода напряжения сети на указанном интервале времени, сумм1фуют мгновенное анагенц ЭДС электродвигателя с полученным сигналом и с сигналом текущего значени тока на его траектории, в качестве которого использу1от сигнал, пропорциональ ный интегралу полученной суммы по ускоренному масштабу времени, причем в качестве начальных значений траектории тока и напряжения сети используют соответственно текущее значение .тока и н пряжения сети в начале каждого дискретног интервала времени, а подключение к двигат лю выбранной фазы напряжения сети наданном дискретном интервале времени производят в случае, когда значение тока на траектории тока не яревосходит заданного , максимального значения тока. Указанная цель в устройстве достигается тем, что устройство дополнитель но снабжено блоком задания текущего значения угла в очередной фазе, третьим КЛЮЧ6М и.счетчиком, вход блока зада54ния текущего значения угла связан с информационным выходом управляющего элемента, а выход блока задания текущего значения угла в . очередной фазе через третий ключ соединен со входом счетчика, датчиком ЭДС, выход которого соединен с первым ключем, четвертым ключем, первым и вторым генератором, вход которого через первый дифференцирующий блок соединен со входом .счетчика, второй вход которого соединен через четвертый ключ с первым генератором, ци4фоаналоговым преобразователем, пятым ключем, преобразователем число-число, вход которого соединен с выходом счетчика, а выход через цифроаналоговый преобразователь, пятый ключ и третий резистор соединен со входом операционного усилителя, блоком памяти, взсод которого подключен к выходу датчика тока, а выход - ко входу второго ключа, триггером, первый вход которого связан с выходом блока сравнения, а выход - с первым входом элемента И, выход которого соединен с входом управляющего элемента, элементом НЕ, выход которого соединен со входом второго дифференцирующего блока и управляющим входом первого, четвертого и пятого ключей, гфичем управляющие входы второго, третьего ключей, блока памяти и входы элементов И, НЕ соединены с выходом второго генератора. На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализирующего способ регул 1фования тока вентильного электропривода постоянного тока. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. В начале каждого дискретного интервала времени, при котором погрешность регулирования тока не превосходит заданной величины, выбирают очередную фазу напряжения сети, которая подключена к эл.ектродвигателю на следующем интервале проводимости. Непрерывно измеряют мгновенные значения тока, мгновенные значения ЭДС электродвигателя и текущие значения угла напряжения сети выбранной фазы Далее определяют траекторию тока, начало которой равняется заданному мгновенному значению тока, при этом учитывают вели- чину активиого и реактивного сопротивлений якорной цепи. Для определения этой траектории выбирают в ускоренном масштабе времени сигнал, равный силовому напряжению сети, начальная фаза которого равна заданному текущему значению угла в начале дискретного интервала. Ускоренный масштаб времени выбирают таким образом, чтобы обеспечить возможность задания участка кривой напряжения сети, равного по продолжительнос половине периода. Определяемая траекто рия тока соответствует изменению тока, которое нмеетместо, если подать импульс включения в данный момент.Дпя ее нахожд ния вырабатывают сигнал, равный сум текущего значения ЭДС и заданного в ускоренном масштабе времени напряжения сети. Этот сигнал увеличивают на величину сигнала, равного текущему зна чению тока на его траектории, и выраба тывают результирующий сигнал равны интегралу по тому же ускоренному масштабу времени. Этот результирующий сигнал используется в качестве текущего значения траектории тока. Затем сравнивают полученную таким образ.ом прогнозируемую траекторию тока . с заданным максимальным значение тока. Если траектория превосходит за данное максимальнее значение тока, то этот факт запоминается и хранится до конца интервала дискретности. На основании запомненной информации на интервале решается вопрос о выработке импульса включения. Если любая точка на траектории.тока не превосходит величины заданного максимального значения тока, то на интервале вырабатывается импульс включения. После Бьфаботки импульса задают текущие значения угла в следующей очередной -фазе, и процесс повторяется. Устройство, реализирующее предлагаемый способ, содержит блок 1 сравнения управляющий элемент 2, выход которого соединен с входом тиристорного преобразователя 3. К выходу т}фисторного преобразователя 3 подключена якорная цепь электродвигателя 4 постоянного тока через датчик 5 тока. Ко входу опе рационного усилителя 6 подключены первый 7, второй 8 и третий 9 резисторы, причем вторые концы первого и второго резистЬров соединены соответственно с выходами первого 1О и второго 11 ключей. В цепи отрицательной обратной связи установлен конденсатор 12. Выход операгшонного усилителя соединен с одним концом четвертого резистора 13 и со вторым входом блока 1 сравнения. Изменяется элемент И 14 и первый дифференцирующий блок 15. Вход блока 16 задания текущего угла в очерЗед ной фазе соединен с информационным выходом управляющего элемента 2. С электродвигатачем 4 связан датчик 17 ЭДС, выход которого соединен со входом первого ключа 10. Первый вход счетчика 18 через третий ключ 19 соединен с выходом блока 16 задания текущего угла в очередной фазе. Второй вход счетчика 18 через четвертый ключ 20 соединен С выкодом генератора 21, а третий вход соединен через первый дифферениирующий блок 15 с выходом второго . генератора 22. Вход преобразователя чи ;ло-число 23 соединен с выходом счетчика 18. Вход цифрового преобразователя 24 соединен с выходом преобразоваталя число-число 23, а выход через пятый ключ 25 связан со вторым концом третьего резистора 9. Вход блока 26 памяти соединен с выходом датчика 5 тока, а выход подключен ко входу второго ключа 11. Первый вход триггера 27 связан с выходом блока 1 сравнения, а его выход - с первым входом элемента И 14,.выходом соединештого со . вторым входом управляющего элемента 2. Выход второго дифференцирующего блока 28 соединен со вторым входом триггера 27. Выход элеме1гга НЕ 29 связан со входом второго дифференцирующего блока 28, с управляюшлм входом пер.вого 10, четвертого 2О к пятого 25 ключей. Управляющий вход второго 11 , третьего 19 ключей, блока 26 памяти, входы элементов И 14, НЕ 29 соединены с выходом второго генератора 22. Второй конец четвертого резистора 13 соединен со входом операционного усилителя 6. Устройство работает следующим образом. С помощью управляющего элемента 2 формируется дискретный интервал времени, на котором выбирают очередную фазу напряжения сети, которая будет подключена к электродвигателю 4 на следующем интервале проводимости. Датчики тока 5 и ЭДС 17 непрерывно измеряют соответственно мгновенные значения тока и ЭДС двигателя, и с помошью блока 16 задания текущего угла в очередной фазе формируют текущее значение угла напряжения сети выбранной фазы. Это значение угла по сигналу генератора -22 и первого дифференинрующего блока 15 через ключ 19 вводят в счетчик 18 в качестве исходного состояния и формируют текущий угол напряжения сети в ускоренном масштабе времо1Ш, определяемом частотой . гене , ратора 21 из условия обеспечения возможности задания половины периода напрялсения сети на да1шом дискретном интервале време1ш. Эта частота подается на счетный вход счетчика 18 через ключ 20. По сигналу генератора 22 с помощью ключа 11 от датчика 5 тока через блок 26 памяти на вход операционного усилителя 6 подается значение тока в начале дискретного интервала времени. Сцновременно с помощью эл мента НЕ 29 и второго дифференшфующего блока 28 триггер 27 устанавливае ся в единичное состояние. Затем по сигналу генератора 22 чер элемент НЕ 29 с помощью ключей 1О и 25 на вход операционного усилителя 6 подается для суммирования сигнал ратчшса 17 ЭДС и сигнал, пропорционал ный напряжению сети в ускоренном масштабе времени, с выхода счетчика 18 через преобразователь число-число 23 и цифроналоговый преобразователь 24. Суммарный сигнал преобразуется операционным усилителем 6 с гибкой и жесткой отрицательными обратными свя зями в прогнозируемую траекторию тока и подается на вход блока 1 сравнения для сравнения с заданным максимальны значением тока. В результате сравнения на каждом дискретном интервале времени триггер 27 устанавливается в нулевое состояние 1ФИ превышении траектории ток величины задания. В конце интервала дискретности с помощью элемента совпадения И 14 про веряется состояние триггера 27 и, если триггер 27 остался в единичном состоя д нуш., ТО через управляющий элемент 2 и тиристорный преобразователь 3 подается к двигателю выбранное напряжение соти. Таким образом, в предлагаемом способе и устройстве, его реализующем, обеспечивается (без учета физических ограничений) достижение с требуемой точностью заданного максимального тока на одном интервале проводимости. Это оказывается возможным, так как в способе регулирования тока учитываются все факторы, влияющие на изменение тока на интервале проводимости (ЭДС электродвигателя, активное и реактивное сопротивление, форма и величииа напряжения сети). Учет сопротивления цепи нагрузки и формы анодного напряжения позволяет уменьшить погре ность до величины порядка 1% от номинаьного тока уставки в динамическом ежиме, что дает возможность в ряде рименений, например электроприводе, риблизить рабочие режимы к уставам защиты и повысить производительость. Точное управление током электропривода уменьщает избыточные нагрузки, что повышает срок службы оборудования, уменьшает затраты на ремонт и устранение последствий аварий. Формула изобретения 1. Способ регулирования тока вентильного электропривода постоянного тока, по которому на каждом интервале проводимости выбирают очередную фазу напряжения сети, которая будет подключена к электродвигателю на следующем интервале проводимости, непрерывно измеряют мгновенные значения тока, с , учетом которых прогнозируют траекторию тока, сравнивают прогнозируемую траекторию тока с заданным максимальным значением тока и по результатам сравнения подключают к электродвигателю выбранную фазу напряжения сети, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения производительности электропровода путем повышения точности регулирования максимального тока, дополнительно непрерывно измеряют мгновенные значения ЭДС электродвигателя и текущие значения угла напряжения сети выбранной фазы, на каждом дискретном интервале времени, при котором погрешность регулирования тока не превосходит заданной величины, по текущему значению угла напряжения сети формируют сигнал, равный напряжению сети в ускоренном масштабе времени, выбираемом из условия обеспечения возможности задания половины периода напряжения сети на указанном интервале времени, суммируют мгновенное значение ЭДС электродвигатели с полученным сигналом и с сигналом текущего значения тока на его траектории, в качестве которого используют .сигнал, пропорциональный интегралу полученной суммы по ускоренному масштабу времени, причем в качестве начальных значений траектории тока и напряжения сети используют соответственно текущее значение тока и напряжения сети в начале каждого интервала времени, а подключение к электродвигателю выбранной фазы напряжения сети на данном дискретном интерваае времени производят в слу чае цогаа значение тока на траектории тока не превосходит заданного максимального значения тока. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее блок срав нения, к первому входу которого подкжочен блок задания, управляющий элемент, управляюишй выход которого соединен с тиристорным преобразователем, выход тиристорного преобразователя через датчик тока подключен к якорной цепи электродвигателя вентильного электропривода, операционный усилитель с жесткой и гибкой отрицательными обратными связями, ко входу которого подключещз через первый и второй резисторы первый и второй ключи соответственно, и третий резистор ., выход операционного усилителя соединен со вторым входом блока сравнения, первый дифференцирующий блок и элемент И, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности путем повышения точности регулирования максимального тока, оно снабжено блоком задания текущего значения угла в очередной фазе, третьим, четвертым и пятым ключами, счетчиком, датчиком ЭДС, первым и вторым генератором, цифроаналоговым преобразователем преобразователем число-число, блоко памяти, триггером, вторым дифференцирующим блоком, элементом НЕ, причем вход бло задания текущего значения угла связан с 1510 1шформационным выходом управляющего элемента, его выход - через третий, ключ с первым входом счетчика, второй вход которого через первый дифференцирующий блок - с выходом второго генератора, третий вход счетчика через четвертый ключ соединен с выходом первого генератора, а выход счетчика через преобразователь число-число, цифроаналоговый преобразователь, пятый ключ и третий резистор связан со входом операционного усилителя, выход датчика ЭДС подключен к первому ключу, вход блока памяти соединен с выходом датчика тока, а выход - со вторым ключом, первый вход триггера связал с выходом блока сравнения, а выход - с первым входом элемента И, выход которого подключен ко входу управляющего элемента , выход второго дифференци.рующего блока соёдиненсо вторым входом триггера, выход элемента НЕ соединен со входом второго дифференцирующего блока и управляемым входом первого, четвертого и пятогд ключей, управляющие входы второго, третьего ключей, вход блока памяти и выходы элементов И, НЕ соединены со вторым генератором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.АвтСрское свидетельство СССР № 54О338, кл. Н 02 Р 13/16, 1976. 2.Патент ФРГ № 22О2871, кл. Н 02 Р 13/26, 1977.